1979年3月28日にスリーマイル島原子力発電所で発生した原子力事故では、一次冷却系の冷却水が大量に消失する中作業員が誤った判断により非常用炉心冷却装置を停止してしまい、結果として炉心溶融を起こした。
原子力発電施設では、炉心と原子炉格納容器内部、冷却系の工学的安全施設である非常用炉心冷却装置とは別に、原子炉格納施設の機能として1次格納施設である原子炉格納容器と、2次格納施設である原子炉建屋のそれぞれに工学的安全施設を備えている。
自動減圧系は、圧力容器内の蒸気を複数の蒸気逃がし弁 (SRV: Safety Relief Valve) を介して圧力抑制プール (S/P: Suppression Pool) に注入する経路である。（蒸気逃がし弁は手動で開けることも可能）高圧注水系が健全に機能して原子炉水位を保持できるような条件下で、起動圧力設定値と作動保持時間設定値に従って自動作動するように構成されている。自動減圧系が作動すると、蒸気逃がし弁より出た炉心冷却水の蒸気は圧力抑制プールへ導かれ冷却され凝縮することによって圧力容器内の圧力と温度を下げる。圧力抑制プール水は最終的には間接的に河川もしくは海水で冷却される。この系には残留熱によって動作するタービン駆動のポンプがあり、初期には復水貯蔵タンクの水を、その後は圧力抑制プールの水を原子炉に給水する。ポンプを駆動した蒸気は圧力抑制プールに戻るので、電源が無くとも一定期間自動的に動作して原子炉の残留熱を除去する。しかし圧力抑制プールが河川もしくは海水によって冷却されないと次第に温度が上昇してタービンが動作しなくなる。また圧力容器内の水-ジルコニウム反応で水素が発生するとともに圧力が増加するので、ベント操作が必要となる。この装置の効果には時間的な限界があり、早期に残留熱除去のための注水や冷却、ベントなどの外部からの作業が始まるまでの効果を持たせることが前提の装置である。福島第一原発事故ではこの系は二号機、三号機とも動作したが、圧力抑制プール水を冷却する系の配管やポンプが津波で破壊されたために温度上昇して停止した。また冷却水の供給が円滑に行われなかったことで燃料がメルトダウンした。
制御方式は国鉄直流電気機関車で一般的な抵抗制御方式である。制御器は、CS36抵抗バーニア制御器とCS37界磁制御器を搭載する。交流電化区間では交流20 kVを主変圧器 (TM17) と主整流器、主平滑リアクトルにより直流1,500 Vへ変換し、主抵抗器 (MR102) を経由して速度を制御する。交流電気機関車で一般的な変圧器タップ制御は行わず、直流機のEF65形に交流対応機器を付加した構造とした。抵抗制御は、同時代の交流機関車で一般的な連続電圧制御に比べて動輪が空転したときの再粘着性能に劣る。本形式は高感度の空転検出機構を装備し、空転発生時にはノッチ進段を止め、空転した軸に台車単位で空気ブレーキにより短時間制動させる機構を採用 して引張力の低下を抑え、再粘着性能を付加しているが、車体容積の関係上電機子分路制御などの高度な対策は施されず、悪天候時などに空転に常に悩まされることとなる。これは自動でノッチを低速段に戻すEF65形より簡易的でしかない手法である。主整流器 (RS36) は、シリコン整流器とEF80 63で試用されたサイリスタインバータで構成されている。サイリスタインバータ部は直流区間での暖房装置電源である。主電動機は国鉄新性能電気機関車で標準的に採用されていた直流直巻整流子電動機のMT52（端子電圧750 V時1時間定格定格出力425 kW）を6基吊り掛け式で搭載する。直流区間での定格出力は2,550 kW、交流区間ではやや劣る同2,370 kWとした。定格出力はEF65形と同等で、10 ‰の勾配上で1,200 tの列車を牽引することが可能とされているが1,000 t以上の実例はない。台車は揺れ枕を廃止し、構造を簡素化した新形式のDT138形（両端）・DT139形（中間）を採用する。DT139はDT138をベースとし、曲線通過に考慮して200 mm横動できるようになっており、台車枕ばね上面と車体横梁下面との間にコロを設置している。旅客列車のための装備として、暖房電源の供給設備を搭載する。交流区間では主変圧器の3次巻線から、直流区間では前述のようにサイリスタインバータから電源を供給する。これは使用対象区間の日本海縦貫線で運用される客車が電気暖房（電暖、EG）を用いていたためだが、終始トラブルと無縁ではなかった。車体側面の乗務員扉隣接部には暖房電源供給確認用の表示灯を設置している。電気暖房用であるKE3H、20系客車との電話連絡用であるKE59H、電磁指令ブレーキ用のKE72Hジャンパ連結器が備わる。ヒーター内蔵のため、形式名にHが付加されている。加えて、カヤ21形以外の電源車を連結する20系客車や10000系高速貨車の牽引時に必要となる元空気溜引き通し管 (MRP) も装備しており、連結機能については直流機のEF65形500・1000番台や交流機のED75形1000番台などのいわゆるP形仕様に相当する機能が与えられている。ただし、連結器はEF65形500番台やEF66形とは異なっており、MRPやブレーキ管を併設した密着自動連結器ではなく通常の並形自動連結器を装着する。また、釣り合い空気管などの重連総括制御に必要な空気管・電気連結器は後述する重連対応の300・400・450番台にのみ設置されている。